Verbesserte Analyse von Magnetresonanztomografie-Aufnahmen
Die medizinische Bildgebung ist ein wichtiges Instrument im Klinikbereich, insbesondere bei der Entwicklung von auf Aufnahmen basierenden quantitativen Instrumenten als Teil der Krebstherapie und der Messung der Tumorreaktion nach der Therapie. Das Projekt "Medical image analysis for cancer treatment monitoring and tumor atlas formation" (MICAT) arbeitete an der Entwicklung neuer medizinischer Rechenverfahren und eines Frameworks zur medizinischen Bildanalyse zur Überwachung während einer Krebsbehandlung. MICAT konzentrierte sich insbesondere auf die Bewertung des Ansprechens des Tumors auf eine Behandlung sowie den Aufbau eines neuartigen probabilistischen Gehirntumoratlasses. Die Tumorsegmentierung auf Aufnahmedaten ist aufgrund der hohen Vielfalt des Aussehens der Tumorgeweben bei den einzelnen Patienten und, in einigen Fällen, im Vergleich zu normalem Gewebe eine wahre Herausforderung. Dem MICAT-Team gelang die Entwicklung eines neuen Segmentierungsverfahren auf Grundlage des Zellularautomatenalgorithmus. Validierungsstudien bewiesen, dass der endgültige Algorithmus die Graph-Cut- und Grow-Cut-Algorithmen in punkto einer geringeren Empfindlichkeit gegenüber Initialisierung und Tumortyp übertraf. Zu Bilderfassungsanwendungen gehören die Kombination von Aufnahmen der gleichen Versuchsperson aus verschiedenen Modalitäten und die Bildführung bei Eingriffen. Die MICAT-Forscher entwickelten ein neues starres Erfassungsverfahren auf Basis anatomischer Orientierungspunkte im Gehirn, um Aufnahmen eines Gehirntumorpatienten zu Behandlungsbeginn mit Bilder aus Verlaufs- und Nachbeobachtung vergleichen zu können. Das neue verfahren beinhaltet serielle kontrastverstärkte T1-gewichtete Magnetresonanzaufnahmen (MR). T1-gewichtete Scans bilden die Differenzen in der Spin-Gitter-Relaxationszeit des Gewebe ab. Mit den neuen Protokollen können Messungen von Tumorvolumen und Durchmesserveränderungen mit erhöhter Genauigkeit und Zuverlässigkeit durchgeführt werden. Außerdem sucht MICAT nach neuen lokale Kriterien unter Nutzung des Lagrange-Deformationstensors. Bis heute sind sieben wissenschaftliche Veröffentlichungen publiziert worden, welche die Erkenntnisse im Rahmen des MICAT-Projekts detailliert auflisten. Da die Softwareinstrumente demnächst der klinischen Praxis zur Verfügung gestellt werden, wird eine gesteigerte Effizienz in der Tumor-Radiochirurgie und Analyse von Hirntumorreaktionen bei der Verlaufs- und Nachbeobachtung nach Behandlung zu verzeichnen sein.
